江畹蘭 (華南理工大學(xué)高分子系，廣東廣州510641) 編譯

輪胎工業(yè)中的注射工藝

江畹蘭 (華南理工大學(xué)高分子系，廣東廣州510641) 編譯

文中簡略地總結(jié)了俄羅斯輪胎工業(yè)研究院進行的輪胎注射成型工藝的研究過程，確認由橡膠注壓成型充氣輪胎部件在原則上是可行的，但目前尚缺乏實驗來證實和未經(jīng)經(jīng)濟上的可行性論證。液體聚氨酯澆注輪胎的工藝經(jīng)過了廣泛的實驗性研究，正準(zhǔn)備工業(yè)推廣。

輪胎;注壓成型;注射成型;液體聚氨酯澆注成型

0 前言

注壓成型是加工聚合物材料的先進而準(zhǔn)確的方法，目前已廣泛用于制造許多聚合物產(chǎn)品。在輪胎工業(yè)中，盡管注壓工藝已研究了多年，但至今仍未有廣泛應(yīng)用。

注壓法彈性體制品可由膠料和液態(tài)反應(yīng)性單體-聚氨酯預(yù)聚體組分材料來生產(chǎn)?？刹捎萌缦聨追N注壓成型方法:如注壓法、壓力注射法、反應(yīng)注射成型法等。

1 注壓法

膠料注壓用的一般柱塞式壓力機為專用的柱塞型(傳遞式)注壓機或用螺桿喂料的注壓機。在注壓時，將冷膠料或經(jīng)預(yù)熱的膠料置入專門的注壓室。膠料通過注塞或其它移動部件由注壓室經(jīng)過狹窄的通道被壓入閉合的模型中。由于膠料在注壓澆道口或充填模腔時已預(yù)光被加熱，在充模過程中可比直接模壓成型的硫化周期要短，注壓法容易實施且有多種用途。與壓力注射成型相比，對一次注壓成型的制品的體積也無限制。該法的缺點是產(chǎn)品有大量硫化膠飛邊，機械化和自動化水平不高。

在專利文獻中，介紹了三種用于輪胎的注壓模式(見圖1)，即:(1)在半開模的帶進料室的模壓機上進行(圖1a);(2)在帶注壓室及環(huán)狀柱塞的模壓機上進行(圖1б);(3)在帶圓筒柱塞、注射室、單點、多點或狹縫注射口的注壓機上進行(圖1в)。

圖1 輪胎部件注壓示意圖

1.1 充氣輪胎

在計算數(shù)據(jù)及實際試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，探索了由輪胎膠料注壓成型輪胎不同部件的可能性。試驗在250-1200-1Э注壓機上進行。注壓機公稱壓力2500 kN，閉合行程350 mm，合模時間12 S。注壓成型了無內(nèi)胎轎車胎175/70R13的不同部件(見圖2)。計算和研究采用了Moldflow公司的程序MPI1.1。它可以預(yù)測膠料在注射模具成型腔中充模的任一點及任一時刻狀態(tài)的參數(shù)，其中包括膠料的溫度及速率、流動方向、壓力、應(yīng)力及剪切速率等等。預(yù)測的基礎(chǔ)是解決了液體在平面裂口處的非等溫及不穩(wěn)定流動問題。而此種液體是流變學(xué)上復(fù)雜的緊縮液體，且又是熱力學(xué)膨脹的液體。在解題時使用了綜合有限元終端差異計算程序。

轎車輪胎175/70R13各元件成型過程的分析以主要部件為主(見圖2)，它們用四種膠料生產(chǎn)，膠料各具有不同的流變性能及焦燒時間τ(τ相當(dāng)于門尼黏度計上測得的τ5)(見表1)。在計算時使用了溫度增加10℃，硫化速率增加一倍的經(jīng)驗規(guī)則和黏度與剪切速率的乘方關(guān)系及與溫度的指數(shù)依賴關(guān)系。

圖2 輪胎175/70R13的主要部件

用與圖1б相近似的注壓示意圖進行了計算機分析。使用帶環(huán)狀注壓槽的模型的好處是可以使充填過程及后續(xù)硫化有軸對稱性。從而使由于力學(xué)非均勻性引起的模型元件及骨架件歪斜減至最小程度。表1及圖3示出了計算機研究的結(jié)果。

圖3 輪胎胎面注射成型時注射室膠料溫度(1-3)及壓力(1’-3’)與時間的關(guān)系

最難澆注的是大面積的薄壁部件，如密封層和簾布夾層。故在計算時討論了以下兩種極端成型條件(見表1):

(1)注壓機可達到的最大能量速率特性(最大注模速率，Q=max)，此時壓力P不應(yīng)高于100 MPa

(2)采用該特征的最小值(Q=min，P=min)，它可使膠料在焦燒開始前即已充滿模腔。

計算表明，對于第一個條件，在充模時間短(1.7 s)時，膠料流動具有非穩(wěn)態(tài)特性。澆注壓力大(至100 MPa)、橫向力也大(671 kN)。在第二個條件下，整個充填過程都是在膠溫接近模型溫度、壓力逐漸增至63 MPa及膨脹力不大于431 kN時以恒速進行的。毫無疑問，第二個條件最好，即能消耗最少和制品內(nèi)應(yīng)力最小。

通過環(huán)狀澆口在胎面下部往模腔里充填膠料，生產(chǎn)胎體簾布外部件時形成了不大的切應(yīng)力場(0.17～0.46 MPa)，在分析胎體簾布層簾線性狀(成型外層膠)時獲悉了這一點。

“密封層”及“簾布層”部件的膨脹力都比較大，這是因為他們是薄壁制品，在合模面上的投影面積大，從而使充模階段的成型壓力很大。為了能在250-1200-1Э注壓機上注射這些部件，必須使用帶自動鎖閉裝置的模型，在延長焦燒時間的前提下，當(dāng)鎖模力不超過注壓機額定壓力250 kN時，原則上可實現(xiàn)恒速充模。

在注射成型“胎側(cè)”時與“密封層”和“胎體簾布層”不同的是采用恒速充模條件(條件2)。要求有較條件1大的膨脹力(144 kN)及較長的充模時間(50 s)。采用條件1時每階段的最大充模速率(在注壓機許可范圍內(nèi))受到限制(注射常壓P=const)相當(dāng)于小于144 kN膨脹力。采用條件1最大橫向鎖模力可減至96 kN，充模時間縮短為25 s。同等厚度的部件“密封層”“簾布層”與“胎側(cè)部件”在注射條件上的差異是由于模腔厚度在膠料流動方向上的改變所致。

胎圈包布及三角膠的厚度有很大的差別，且其中都有較厚的區(qū)段。這些部件膠料容易在短時間內(nèi)(0.5～1.0 s)充滿模型。注壓室的額定壓力P=12 MPa。注模結(jié)束時，膠料溫度為100℃ ～110℃，尚未達到平衡值(180℃)，而橫向力也未達最大值。在保壓階段，由于溫度升高使膠料產(chǎn)生了熱膨脹，模腔中的壓力比在充模結(jié)束時要高出1倍以上，模腔中的壓力大于注射室內(nèi)的壓力，這樣，會產(chǎn)生從模腔流向注射室的逆流，使壓力均勻及橫向力減小。

表1 用不同注壓方法生產(chǎn)的輪胎部件的成型條件及成型特點

表2 在Desma注壓機上膠料4Э-1386塑化和空白注射時的溫度與時間條件

“胎面”及“胎趾”部件都較厚，故在充模后需要較長的加熱時間。曾用增大生熱耗散的方法來縮短加熱時間，即在加大膠料注壓所需最大功的同時(W=max規(guī)程)，將注槽尺寸減小至0.5 ～1.0 mm，提高注射速度(0.3 ～1.6 s)并在注模階段將注射壓力加大到28～36 MPa，隨后降壓至12 MPa。這種方法可使膠料在充模后的溫度立即上升8℃ ～20℃，從而明顯地縮短了“胎面”和“胎趾”部件的硫化時間。

曾在配備專用注壓模型的250-1200-1Э注壓機上試生產(chǎn)了轎車環(huán)形外胎半成品(按圖1，a示意圖)。所得的環(huán)形半成品上有清晰的胎面花紋，且沒有氣孔。盡管在注壓模中沒有排氣孔。

實心輪胎為厚壁制品，其注射成型最好采用最大的充模速率，包括上述用于胎面半成品成型時增大生熱耗散的方法。在注壓實心輪胎時，除了使用帶環(huán)狀柱塞的工藝設(shè)備(見表1，第9)外，還可采用在分型面上設(shè)置注模室、單邊或雙邊充模等方案。以前曾設(shè)計加工了充模附件(見圖1，a)，其中注射室位于合模處的模腔中，并直接與成型模腔連接(無注射道)，這一方法易于實施，不需要專門的裝備和復(fù)雜的硫化機，且簡化了工藝生產(chǎn)鏈。

曾用彩色塑料板制的透明模型模擬研究了從加料區(qū)到成型區(qū)膠料注壓過程的規(guī)律。研究表明，膠料流動具有漸進的特點。此時，膠料到達圓盤后，分成兩股實心流，將空氣從模腔中排出，從而有利于制得致密的制品。在蠕流過程中，膠料層間拉長1.0～1.5倍，從而有助于活化界面層及增強粘合和自粘。

按上述工藝流程已生產(chǎn)和繼續(xù)生產(chǎn)不同用途的實心輪胎，其力學(xué)性能、動態(tài)及靜態(tài)臺架試驗證實，用注壓法生產(chǎn)的實心輪胎質(zhì)量高，抗疲勞性能優(yōu)于用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的輪胎。

因此，注壓法可用于生產(chǎn)充氣輪胎的所有部件，用傳統(tǒng)橡膠和填充短纖維的橡膠生產(chǎn)多規(guī)格實心輪胎、無骨架輪胎。

注壓法還可用于生產(chǎn)高抗動態(tài)疲勞的實心輪胎、石棉剎車片及其它履帶設(shè)備的彈性履帶節(jié)、常壓輪胎及密封層，環(huán)狀硫化的外層部件，此外還可用于生產(chǎn)部分硫化或完全硫化的輪胎部件。

1.2 注射成型

橡膠膠料的注射成型是在特制的高度自動化的裝備—注射機上進行的。它由相互聯(lián)系的兩個部分組成:

(1)注射機部分(單工位的或多工位的)，執(zhí)行合模、啟模及保證被加熱模型處于閉模狀態(tài);

(2)注射單元(主要為螺桿-柱塞型)。它進行如下工藝操作:a.用螺桿塑化并預(yù)熱以冷膠條形式送入加料孔的膠料，使膠料溫度低于模溫15℃ ～20℃，b.在塑化筒前部積聚定量的加熱過的膠料;c.在壓力達到150～200 MPa時，通過注射口及注射道向閉合模中定量地注射膠料。

整個注射過程自動完成。

注射成型優(yōu)于橡膠制品的注壓成型。因為它能使工藝過程最大程度地實現(xiàn)機械化和自動化，大大地縮短硫化時間及生產(chǎn)周期，提高制品的精密度及其它性能指標(biāo)。此外，它還可降低勞動強度，減小生產(chǎn)場地的面積。

為了注射環(huán)狀的輪胎部件，最好是用環(huán)狀的窄口進膠槽，膠料由中央錐形澆口經(jīng)徑向注膠道及環(huán)狀排列的澆口(圖4)進入進膠槽。注射成型與注壓成型不同點是溫度時間歷程(包括塑化階段)。它會影響焦燒的起步時間并對輪胎某些部件進行注射的可行性作出修正，與以前適合于注壓的這些部件進行比較。

目前，用參數(shù)J來評估膠料在注射機塑化筒中相對縮短的焦燒時間，參數(shù)J顧及了膠料的進入塑化筒的瞬間至開始注射時的溫度和時間對膠料的綜合作用。

式中 t-時間;T-溫度;τ-在 T=const條件下焦燒起步時間(τ=t5);τ(t)-在實際生產(chǎn)中膠料在注射機塑化筒中停留時的瞬間溫度值;J(tu)表征膠料在機筒中停留時相對推遲的焦燒起步時間。焦燒在J(tu)=1時開始起步。

圖4 輪胎胎面注射成型時的“注射-成型腔系統(tǒng)”的模型(聯(lián)同有限元網(wǎng))

評估膠料在注射過程中的溫度-時間歷程時，使用了俄羅斯輪胎研究院與鄂木斯克輪胎公司共同研究的成果。實驗在德國產(chǎn)工業(yè)注射機“Desma 905/8”上進行，該機裝有螺桿-柱塞型塑化部件(PSA-123型)，最大注射容積Vmax=1 720 cm3，螺桿直徑90 mm，螺桿長度1 400 mm。

根據(jù)所得實驗數(shù)據(jù)闡明了塑化的適宜溫度及速率，這些參數(shù)能保證在規(guī)定的螺桿轉(zhuǎn)動頻率下有最短的注射時間。表2列出了推薦的膠料4Э-1386在 120℃下(焦燒起步時間 31.5 min，門尼黏度55)按區(qū)段的溫度分布及塑化和冷注射的溫度時間參數(shù)。

根據(jù)螺桿的幾何參數(shù)及實驗數(shù)據(jù)，計算了膠料在塑化筒中停留的時間。對位于入口前區(qū)段的粒子該時間為720 s，而入口后區(qū)段的則為780 s。用表2列示的數(shù)據(jù)繪制了前區(qū)段與后區(qū)段在塑化過程中的T(t)及J(tu)的簡圖。用圖解分析方法計算評估J(tu)的結(jié)果表明，在塑化筒出口處，J(tu)的最大值為0.20～0.22，即膠料4Э-1386的焦燒時間較原值縮短了20% ～22%。對于高黏度、短焦燒時間的膠料，這一數(shù)值將更大。例如實心輪胎34 PU 14膠料的焦燒時間t5=12～14 min(120℃下)，這表明，注射時膠料已焦燒。

因此，為了確保注射輪胎部件的條件和注壓時一樣，必須相應(yīng)延長膠料的焦燒起步時間。

根據(jù)公認的評估初步標(biāo)準(zhǔn)，采用注射成型加工法可以使用在100℃下門尼黏度不超過65及在120℃下焦燒時間為10～30 min的膠料。胎側(cè)、密封層、胎體及實心輪胎的膠料均能符合上述標(biāo)準(zhǔn)。從這些部件注壓成型過程的分析結(jié)果看，它們也可以用注射成型法生產(chǎn)，盡管在某些情況下需要延長焦燒起步時間，(實心輪胎的注射成型參數(shù)計算評估示于表1，第9項)。

胎圈包布及三角膠等部件膠料的門尼黏度比注射成型所允許的極限值(即100℃下65)要高出很多，故按現(xiàn)行的配方不可能用注射法生產(chǎn)這些部件。

胎面、胎趾及子口膠等部件的膠料，其門尼黏度比規(guī)定的上限要高出5～10個單位，但這些不屬于難注射的部件。通過調(diào)整配方或優(yōu)化塑化及注射條件便可進行注射成型。

以胎面注射成型為例，在不改變膠料流變學(xué)性能的條件下進行注射成型。采用Moldflow公司的程序來分析胎面部件注射過程對體系的適應(yīng)性(見圖4)?？紤]到部件較厚，為了縮短加熱時間分析時使用了增大生熱耗散的方法。設(shè)定了非?！翱量獭钡淖⑸潴w系的幾何狀況(注射直徑10 mm，進膠槽厚1 mm)?？捎米⑸涑尚头ㄉa(chǎn)胎面來求證計算。表1第8項為該部件注射過程的設(shè)定和計算參數(shù)。注射機中心注膠口處的溫度定為100℃(建議采用強度不大的塑化過程)。所選擇的注膠口的尺寸要確保注入分流道的溫度為18℃及注入主流道的溫度為12～13℃，并能有效加熱膠料及較好地充模。充模后，壓力從100 MPa下降到40 MPa，從而極大地降低了橫向力，保證形成胎面花紋及制得無氣孔的硫化膠。

綜上所述，注射成型原則上既可用于生產(chǎn)充氣輪胎的大部分部件(在相應(yīng)調(diào)整配方工藝的條件下)，也可用于生產(chǎn)實心輪胎，注射生產(chǎn)1～3 kg的輪胎部件時，塑化及注射的總的時間比硫化周期要縮短80% ～86%。因此為了有效地利用注射成型大型制品的設(shè)備，必須使用多工位機組。這只有在大批量生產(chǎn)(年產(chǎn)量達數(shù)萬的制品)中才經(jīng)濟合理。

較大制品(超過5～10 kg)的成型最好采用下述將要敘述的成型條件。

圖5 厚度σ=2 cm制品的最大注射系數(shù)與膠料不同初始溫度T0及膠料焦燒起步時間t5(120℃)的關(guān)系

2 往復(fù)式螺桿注射成型

這是另一種形式的注射成型方法，用于在功率不大的萬能注射機上生產(chǎn)橡膠制品。此種方法的特點是，大部分膠料從注射機筒壓入注射模腔時僅僅依靠螺桿的旋轉(zhuǎn)運動，而膠料注射則是由螺桿的軸向位移來完成的。這種注射方法可確保在模型中產(chǎn)生能保證制品質(zhì)量所需的壓力。系數(shù)KN，即通過螺桿旋轉(zhuǎn)送往模型中膠料的量與通過注射注入的膠料的量之比，一般在2～12之間，此時制品的體積可能比注射室的容積Vmax大12～13倍。

利用在“Desma 905/8”注射機上得到的實驗結(jié)果，分析了在往復(fù)式注射機上用膠料4З-1386生產(chǎn)中型和大型實心輪胎時成型的溫度-時間歷程，并測定了處于膠料流前沿和最后部分的膠料在不同生產(chǎn)階段的J(t)值。

在計算實驗研究的基礎(chǔ)上測定了在不同模溫TΦ、不同膠溫T0及膠料不同焦燒起步時間τ(τ=t5)條件下不同厚度注射制品如實心輪胎的臨界時間Tkp、相應(yīng)的臨界長度Lkp和注射容積Vkp。利用所得數(shù)據(jù)，計算了最大值的注射系數(shù)(KN=Vkp、Vmax)與上述參數(shù)的關(guān)系，其中的一些關(guān)系示于圖5。由圖5可看出，Ku的最大值隨模溫及膠溫的下降而增大，也隨膠料早期硫化(焦燒)起步時間的延長而增大。隨成型縫隙厚度的增加，被成型物膠流前沿及其中心的平均積分溫度增加速率明顯減慢，從而使Ku值極大地增高。在注射物厚度達20～40 mm時，Ku最大值可達10～12。

因此，按焦燒參數(shù)，根據(jù)預(yù)計算-實驗評估，往復(fù)成型注射原則上可以注射由4Э-1386膠料生產(chǎn)的大型輪胎(帶軟箍和不帶軟箍的輪胎，超大型輪胎的某些模型，安全輪胎支承環(huán))，其質(zhì)量達20 kg。在一定條件下，甚至可以注射質(zhì)量更大的制品。

3 液體聚氨酯澆注成型

由液態(tài)異氰酸酯預(yù)聚體澆注成型制品明顯的特點是將混煉、成型和聚合物合成等工藝過程融為一體。此時，由于原始組分的材料的黏度低(不大于2～3 Pa·s)，制品成型是在無壓力(自由注射)或真空、或不大的壓力(低于1 MPa)條件下進行的。液態(tài)反應(yīng)性混合料在帶有簾線骨架的制品成型過程中能很好地浸漬簾線，深入線繩與纖維間的空間，使聚合物和簾線之間具有很高的粘合強度。在聚合物的合成過程中除分子鏈長度增加外，同時還伴有化學(xué)交聯(lián)，生成帶硬段的空間物理結(jié)構(gòu)，由此可以制備具有獨特綜合性能的彈性體。

有關(guān)開發(fā)和應(yīng)用預(yù)聚體澆注工藝的研究主要集中在生產(chǎn)不同用途的聚氨酯輪胎，包括充氣輪胎，自承重輪胎及實心輪胎等方面。

3.1 充氣聚氨酯輪胎這是在結(jié)構(gòu)-工藝方面最復(fù)雜的制品。它由不同配方的三種彈性部件(胎面，內(nèi)外簾布層)及四種帶骨架部件(子午線簾線層、環(huán)狀或斜交簾線的緩沖層及二個鋼絲圈)組成。俄羅斯輪胎研究院開發(fā)了聚氨酯澆注輪胎的工藝，它包括如下五個階段(見圖6):

(1)在帶活動環(huán)狀芯軸的活絡(luò)模中真空澆注(液體成型)內(nèi)簾布筒;

(2)在芯軸表面徑向纏繞單根簾線，并固定在鋼絲圈上;以此來增強骨架層;

(3)真空澆注骨架層外圍部件;

(4)用單根簾線纏繞法增強緩沖層;

(5)真空澆注輪胎胎面。

俄羅斯輪胎研究院在化學(xué)-工藝綜合研究的基礎(chǔ)上，制定了可滿足力學(xué)和工藝綜合性能要求的聚氨酯彈性體輪胎配方。制定了真空澆注技術(shù)條件，這樣，可保證輪胎的薄壁彈性部件(至1 mm)的成型質(zhì)量以及該部件與簾線有良好的粘合強度，同時，與不同配方的彈性層間也有良好的粘合強度。此外，他們還制造了澆注、纏繞及成型裝備的試驗樣機，確保了試驗輪胎的生產(chǎn)。該院科研人員曾進行了設(shè)計前的論證、提出了技術(shù)經(jīng)濟可行性報告，擬訂了商務(wù)計劃及生產(chǎn)工藝規(guī)程等。所有這些研究都說明，澆注聚氨按酯輪胎與傳統(tǒng)的輪胎相比，具有如下幾大優(yōu)點:

(1)質(zhì)量減少15% ～20%，滾動阻力降低30%，從而使汽車行駛時節(jié)省5% ～8%的燃料;

(2)耐磨性提高30% ～50%，輪胎均一性也有提高;

(3)提高汽車行駛速度及輪胎的安全性;

(4)輪胎可有多種色彩，使汽車的藝術(shù)外觀有所改善。

(5)降低勞動強度50% ～100%;

(6)可降低能耗100% ～200%及縮小生產(chǎn)場地的面積;

(7)工藝損耗小?？梢灾貜?fù)使用廢舊輪胎中的彈性體。

(8)減少輪胎在生產(chǎn)中和使用中對生態(tài)環(huán)境的破壞。

圖6 聚氨酯充氣輪胎生產(chǎn)工藝流程示意圖

俄羅斯輪胎研究院生產(chǎn)了1 000套澆注輪胎。低聚物轎車胎165/70 p1З在冬季通過了全套試測項目，包括臺架試驗、實驗室路面試樣及實際里程試驗等。試驗在俄羅斯和許多歐亞國家進行。農(nóng)用輪胎240/70-508P也順利通過了臺架試驗、實驗室田地試驗及實際行駛試驗。

3.2 聚氨酯實心輪胎曾用邵爾A硬度55到95的聚氨酯彈性體生產(chǎn)了多種規(guī)格的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)澆注型實心輪胎并將它們用于有軌和無軌交通運輸，其中包括地鐵升降電梯的滾軸、廠內(nèi)運輸車用的實心輪胎、冰鞋滑輪及滑雪輪等。實心輪胎采用一般自由澆注法成型。

聚氨酯實心輪胎在替代類似結(jié)構(gòu)和用途的橡膠輪胎方面前途似錦。這是因為它具有以下優(yōu)點:

(1)在相同尺寸的條件下，最大承載負荷較一般輪胎大3～4倍;

(2)耐磨性高10倍，滾動阻力小100%;

(3)高抗光及臭氧老化性能及耐油性;

(4)與輪箍金屬有良好的粘合性能。

3.3 履帶及拖拉機輪的澆注型彈性體部件

這類產(chǎn)品包括可拆卸的聚氨酯石棉剎車片、泥地或雪地抓齒，它們能很好地保護路面，而在越野情況下仍具有良好的使用性能。這類制品通常采用上澆口自由澆注方法生產(chǎn)。

3.4 自承重聚氨酯輪胎這是一種非充氣輪胎。在這種輪胎中為了提高聚氨酯實心體的緩沖性能設(shè)計有內(nèi)空腔。內(nèi)空腔或者是按圓周形式均勻分布的加勁棱條;或者是軸向、圓周向和徑向的空腔。它們可有不同的形狀，如圓筒形、錐形、棱形，也可能是其它空洞形式。由此形成隔離網(wǎng)和以徑向或漸近線形式排列的棱條。

美國Uniroyl公司生產(chǎn)的聚氨酯備用輪胎，其質(zhì)量較一般輪胎小66% ～75%，故在汽車行李箱中占的容積較小。

Michlin美國研究中心的專家們研制了自承重輪胎，連同輪輞一起被稱之為Tweel disk。在此類輪胎中與外胎及輪輞連在一起的彈性聚氨酯輪輻起緩沖件的作用。

具有V形斷面的輪胎及傳統(tǒng)斷面的常壓輪胎也屬自承重輪胎。俄羅斯輪胎研究院曾研制了殘疾人坐椅及自行車37-553、37-540及47-110的牽引輪和承重輪，它們不需要充氣，但具有良好的緩沖性能，在地板上不留印痕，滾動阻力小，耐磨性好，色彩艷麗。許多國家還用微孔發(fā)泡聚氨酯生產(chǎn)澆注型自行車胎。

用低模量聚氨酯填料“Teirfel”代替空氣填充的輪胎也自承重輪胎。原始組分的混合料在0.8 MPa壓力下通過螺旋開關(guān)直接由混合機頭注入輪胎腔室。

聚氨酯自承重支撐圈彈性插入物用作輕型安全車輪。聚氨酯支撐圈的質(zhì)量比同類輪胎的要輕50%。

多種反應(yīng)注射成型方法(如自由注射、真空注射等)可用于生產(chǎn)自承重輪胎。

4 結(jié)論

綜上所述，注射成型工藝(包括注壓、注射及液體注射成型)在輪胎工業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。特別是在生產(chǎn)實心輪胎及石棉剎車片、自承重安全輪胎、園林修枝用車胎、自行車胎及殘疾人輪椅車胎等方面。

研究表明，由膠料注壓成型充氣輪胎的大多數(shù)部件原則上是可行的。但是，目前還缺少對注射橡膠輪胎的實驗確認和經(jīng)濟、工藝上可行性的報告，固而還需要繼續(xù)進行研究。

用纏繞-繞注工藝，由預(yù)聚體生產(chǎn)聚氨酯充氣輪胎經(jīng)過了廣泛的實驗研究，正準(zhǔn)備進入工業(yè)中試生產(chǎn)。這一方法在生產(chǎn)各種用途的輪胎中有著廣闊的前景。

［1］ Beceлoв U.B 等，Kир［J］，2008，(5):27-35.

TQ 336.1

B

1671-8232(2011)11-0030-08

江畹蘭(1934-)，女，湖北省仙桃市人。1960年畢業(yè)于前蘇聯(lián)莫斯科羅蒙諾索夫精細化工學(xué)院?，F(xiàn)任華南理工大學(xué)教授，從事聚合物結(jié)構(gòu)與變化的研究。

［責(zé)任編輯:楊耀祖］

2010-06-19

工藝與設(shè)備